几种层状结构的纳米润滑油添加剂的制备及其摩擦学性能研究

发布时间：2018-02-11 19:28

本文关键词： 纳米润滑油添加剂 g-C_3N_4基纳米复合材料 NbTe_2纳米片摩擦学性能　出处：《江苏大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着现代化机械设备性能参数的不断提高,传统的润滑油及其有机成分的润滑添加剂已不能完全满足现代工业化生产在重载、高速、高精度等条件下的性能要求,同时也违背当前所倡导的环保要求。近年来,随着纳米摩擦学逐渐成为一个热门学科,研究人员将某些纳米粒子及其纳米复合材料作为润滑油添加剂,显著地提高了润滑油的减摩耐磨性能,从此揭开了新型纳米润滑油添加剂研发的新篇章。在本论文中,我们主要以纳米材料之间的复合协同效应作为润滑理论基础,采用一些简单的方法制备了以层状结构g-C_3N_4为载体的g-C_3N_4/Cu、g-C_3N_4/Mo S_2、g-C_3N_4/Mo S_2/Zn S三种纳米复合材料。同时,针对层状结构的Nb Te_2进行了探索性实验,成功制备了超薄Nb Te_2纳米片。通过对物相组成、形貌结构及摩擦学性能系统地表征,提出其作为润滑油添加剂的减摩耐磨机理。主要研究内容包括:(1)采用化学还原法将吸附于g-C_3N_4表面活性位点的Cu2+成功地进行了原位还原,制得g-C_3N_4/Cu纳米复合材料。通过物相及表面形貌结构表征,发现在g-C_3N_4/Cu异质结构中,大量类球形Cu纳米粒子均匀地修饰于剥离减薄的g-C_3N_4表面,粒径约为20 nm。同时,探讨了g-C_3N_4/Cu纳米复合材料作为润滑油添加剂的摩擦学性能,结果表明,与单纯的Cu纳米粒子相比,g-C_3N_4/Cu在基础油中的分散稳定性和减摩抗磨性能更好。(2)利用水热法获得g-C_3N_4/Mo S_2纳米复合材料,通过物相及表面形貌结构表征,探讨了g-C_3N_4添加量和表面活性剂对产物形貌结构的影响。结果表明,g-C_3N_4的引入能有效地阻碍了Mo S_2的自组装倾向,当g-C_3N_4添加量为0.15 g时,g-C_3N_4与Mo S_2的质量比为1:4,获得理想的2D-2D纳米异质结构。同时,添加表面活性剂CTAB和TEBAC易形成大尺寸的三维自组装结构,不利于2D纳米片结构的形成。此外,测试了纳米复合材料作为石蜡基础油添加剂的摩擦学性能,实验表明,具有理想异质结构的g-C_3N_4/Mo S_2比单纯的g-C_3N_4或Mo S_2具有更加优异的减摩耐磨性能,极大地提升了润滑油的润滑性能。类似的,通过水热法合成了g-C_3N_4/Mo S_2/Zn S三元纳米复合材料,通过物相及结构表征,探索了其可能的生长机理。我们发现,g-C_3N_4的引入能有效地阻碍Mo S_2和Zn S大尺寸自组装结构的形成,空间位阻效应促使g-C_3N_4、Mo S_2和Zn S三者共同形成理想的纳米异质结构。同时,探究了硫源对复合材料形貌的影响。此外,考察了纳米复合材料作为润滑油添加剂的摩擦学性能,结果表明,相较于g-C_3N_4或g-C_3N_4+Mo S_2+Zn S混合物,g-C_3N_4/Mo S_2/Zn S复合材料展现了更优异的减摩抗磨性能,并且三元纳米异质结构也表现出比二元异质结构更佳的摩擦学性能。(3)在探索性实验中,运用湿法球磨剥离法成功地获得了超薄的Nb Te_2纳米片,系统地研究对比了Nb Te_2剥离前后的物相、微观结构变化,提出其可能的剥离机理。同时,还考察了剥离前后的Nb Te_2作为润滑油添加剂时的摩擦学性能,结果表明,剥离的Nb Te_2纳米片在石蜡油中比初始块状Nb Te_2展现出更加优异的分散稳定性,并且与纯基础油、块状Nb Te_2润滑油相比,含Nb Te_2纳米片的润滑油具有更好的减摩耐磨效果,呈现出良好的润滑行为。
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【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE624.82;TB383.1

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